JP2010152190A - Developing device and image forming apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing device which can stably detect developing current without being influenced by a toner thin layer formed on a toner carrier, and to provide an image forming apparatus including the same. <P>SOLUTION: A first bias circuit 30 which applies Vslv (DC) and Vslv (AC) is connected to a developing roller 23, and a second bias circuit 31 which applies Vmag (DC) and Vmag (AC) is connected to a magnetic roller 22. A variable voltage device 33 is connected to the first and second bias circuits 30 and 31, and a current detection device 35 is connected between the developing roller 23 and the first bias circuit 30. When detecting current by the current detection device 35, Vmag (DC) is applied to be equal or in a direction in which toner moves from the developing roller 23 side to the magnetic roller 22 side relative to Vslv (DC). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用し、トナー担持体に帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置の駆動制御方法に関するものである。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a developing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, and an image forming apparatus including the developing device, and in particular, uses a two-component developer composed of a magnetic carrier and a toner, The present invention relates to a drive control method for a developing device that develops an electrostatic latent image on an image carrier while holding only a charged toner on the body.

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより像担持体(感光体)上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。   Conventionally, as a development method using dry toner in an image forming apparatus using an electrophotographic process, a one-component development method using no carrier and a two-component developer charging a nonmagnetic toner using a magnetic carrier are used. In addition, a two-component development system is known in which an electrostatic latent image on an image carrier (photoconductor) is developed by a magnetic brush composed of toner and a carrier formed on a developing roller.

一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、トナーをチャージローラで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制するため、トナーの添加剤がチャージローラに付着して帯電能力が低下し、トナーの帯電量を安定して維持することが困難であった。また、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。   The one-component development method is suitable for high image quality because the electrostatic latent image on the image carrier is not disturbed by the magnetic brush. On the other hand, the toner is charged by the charge roller, and the elastic regulating blade is used on the development roller. In order to regulate the layer thickness, the toner additive adheres to the charge roller, the charging ability is lowered, and it is difficult to stably maintain the charge amount of the toner. In addition, toner may adhere to the regulating blade, resulting in non-uniform layer formation and image defects.

また、色重ねを行うカラー印刷の場合、トナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリア成分を含まないトナーのみを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。   Further, in the case of color printing in which color superposition is performed, since the toner is required to be transparent, it needs to be a non-magnetic toner. Therefore, full-color image forming apparatuses often employ a two-component development system that charges and conveys only toner that does not contain a carrier component. However, the two-component development method can maintain a stable charge amount for a long time and is suitable for extending the life of the toner, but is disadvantageous in terms of image quality due to the influence of the magnetic brush described above.

これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラ(トナー供給部材)を用いて現像剤を感光体(像担持体)に対して非接触に設置した現像ローラ(トナー担持体)上に移行させる際に、磁気ローラ上に磁性キャリアを残したまま現像ローラ上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって感光体(像担持体)上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。   As one means for solving these problems, a magnetic roller (toner supply member) is used to transfer the developer onto a developing roller (toner carrier) installed in a non-contact manner with respect to the photoreceptor (image carrier). In this case, only a non-magnetic toner is transferred onto the developing roller while leaving the magnetic carrier on the magnetic roller to form a thin toner layer, and an electrostatic latent image on the photosensitive member (image carrier) is formed by an AC electric field. A developing method for adhering toner has been proposed.

この現像方式においては、現像ローラと感光体の間での電流リークによるノイズの発生と画像濃度ムラの発生が問題となっていた。これは、現像領域で現像ローラに印加する現像バイアスの交流成分を高くし過ぎると、感光体の表面電位と交流電圧のピーク値との電位差が大きくなって感光体と現像ローラとの間にリークが発生し、逆に交流成分を低くし過ぎると、感光体の表面電位と交流電圧のピーク値との電位差が小さくなり、現像ローラから感光体上へトナーが十分に飛翔せず画像濃度ムラが発生するためである。   In this developing system, noise and image density unevenness due to current leakage between the developing roller and the photosensitive member have been problems. This is because if the AC component of the developing bias applied to the developing roller in the developing region is too high, the potential difference between the surface potential of the photoconductor and the peak value of the AC voltage increases, causing a leak between the photoconductor and the developing roller. If the AC component is too low, the potential difference between the surface potential of the photoconductor and the peak value of the AC voltage becomes small, and the toner does not fly sufficiently from the developing roller onto the photoconductor, resulting in uneven image density. This is because it occurs.

そのため、上記の不具合が発生しないように現像バイアスの交流電圧を選択する必要があるが、実際には現像ローラの成形精度や取り付け精度、感光体と現像ローラとの隙間(現像ギャップ)を決定するスペーサの摩耗等によって現像毎に現像ギャップや現像ローラの抵抗値が異なる。また、装置の使用環境によってリークの発生し易さも異なるため、一律に同じ交流電圧を選択すると、リークの発生する場合や画像濃度ムラが発生する場合があった。   For this reason, it is necessary to select an AC voltage for the developing bias so that the above-mentioned problems do not occur. In practice, however, the forming accuracy and mounting accuracy of the developing roller and the gap (developing gap) between the photosensitive member and the developing roller are determined. The development gap and the resistance value of the developing roller differ for each development due to wear of the spacers and the like. In addition, since the ease of occurrence of a leak varies depending on the use environment of the apparatus, when the same AC voltage is selected uniformly, a leak may occur or image density unevenness may occur.

そこで、特許文献1には、像担持体(感光体)とトナー担持体(現像ローラ)との間の現像領域のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、現像領域に流れる電流(現像電流)に基づいてリークの発生を検知するリーク検知手段とを備え、故意にリークを発生させたときのリーク発生電圧に基づいてリークや画像濃度ムラの発生しない最適な交流電圧を選択可能とした現像装置が開示されている。   Therefore, Patent Document 1 discloses an impedance measuring unit that measures the impedance of a developing region between an image carrier (photosensitive member) and a toner carrier (developing roller), and a current (developing current) that flows in the developing region. And a leak detection means for detecting the occurrence of a leak, and a developing device capable of selecting an optimal AC voltage that does not cause a leak or uneven image density based on the leak occurrence voltage when the leak is intentionally disclosed is disclosed Has been.

特許文献1の方法は、像担持体とトナー担持体との現像ギャップが広いとインピーダンスが大きく(現像電流が小さく)なり、現像ギャップが狭いとインピーダンスが小さく(現像電流が大きく)なる性質を利用してインピーダンスからリーク発生電圧を予測することで、効率良く且つ精確に現像バイアスを決定する技術である。
特開2005−78015号公報
The method of Patent Document 1 utilizes the property that when the development gap between the image carrier and the toner carrier is wide, the impedance is large (development current is small), and when the development gap is narrow, the impedance is small (development current is large). This is a technique for determining the developing bias efficiently and accurately by predicting the leakage occurrence voltage from the impedance.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-78015

しかし、トナー担持体上にトナー薄層が形成された状態で現像電流を検知すると、トナー薄層の層厚変化やトナー帯電量変化等によって測定値がばらつき易く、インピーダンスの測定精度が悪くなる。そのため、測定値のばらつきを考慮して交流電圧を決定する必要があり、トナー薄層の影響を受けにくいインピーダンスの検知方法の開発が要望されていた。   However, if the developing current is detected in a state where the toner thin layer is formed on the toner carrier, the measurement value is likely to vary due to a change in the thickness of the toner thin layer, a change in the toner charge amount, etc., and the impedance measurement accuracy deteriorates. For this reason, it is necessary to determine the AC voltage in consideration of variations in measured values, and there has been a demand for the development of an impedance detection method that is not easily affected by the toner thin layer.

本発明は、上記問題点に鑑み、トナー担持体上に形成されるトナー薄層の影響を受けずに安定して現像電流を検知可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a developing device capable of stably detecting a developing current without being affected by a toner thin layer formed on a toner carrier, and an image forming apparatus including the developing device. With the goal.

上記目的を達成するために本発明は、像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、該トナー供給部材に直流電圧若しくは直流電圧及び交流電圧を印加し、前記トナー担持体に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段により前記トナー担持体に交流電圧を印加したとき前記像担持体と前記トナー担持体との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、を有する現像装置において、前記電圧印加手段は、前記電流検知手段により電流を検知する際、前記トナー供給部材に印加される直流電圧を前記トナー担持体に印加される直流電圧と同等、若しくは前記トナー担持体から前記トナー供給部材へトナーが移動する方向に印加することを特徴としている。   In order to achieve the above object, the present invention provides a toner carrier that is disposed so as to face the image carrier in a non-contact manner, a toner supply member that forms a toner thin layer on the toner carrier using a magnetic brush, When applying a DC voltage or a DC voltage and an AC voltage to the toner supply member, applying a DC voltage and an AC voltage to the toner carrier, and applying an AC voltage to the toner carrier by the voltage application unit And a current detection unit that detects a current flowing between the image carrier and the toner carrier, wherein the voltage application unit detects the current by the current detection unit. The DC voltage applied to the toner carrier is equal to the DC voltage applied to the toner carrier, or is applied in the direction in which the toner moves from the toner carrier to the toner supply member. It is characterized by a door.

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記電流検知手段による検知結果を記憶する記憶手段を有し、前記電流検知手段により検知された電流値の前記記憶手段に記憶された前回検知時の電流値からの変動幅に応じて前記像担持体−前記トナー担持体間に印加される交流電圧を設定することを特徴としている。   According to the present invention, in the developing device configured as described above, the developing device includes a storage unit that stores a detection result by the current detection unit, and the current value detected by the current detection unit is stored in the storage unit at the previous detection time. An AC voltage applied between the image carrier and the toner carrier is set according to a fluctuation range from the current value.

また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。   The present invention also provides an image forming apparatus equipped with the developing device having the above-described configuration.

本発明の第1の構成によれば、トナー担持体上のトナー薄層がほとんど無い状態で像担持体とトナー担持体との間に流れる現像電流の検知が可能となり、トナー薄層の影響を受けずに安定して現像電流を検出することができるため、現像電流に基づいて測定されるインピーダンスの測定精度が高くなる。従って、インピーダンスから予測されるリーク発生電圧の予測精度も高くなり、像担持体−トナー担持体間に印加される交流電圧を適切に設定することができる。また、トナー担持体上へのトナー薄層の形成が極力抑えられるため、無駄なトナーの消費も抑制できる。   According to the first configuration of the present invention, it is possible to detect the developing current flowing between the image carrier and the toner carrier in a state where there is almost no toner thin layer on the toner carrier. Since the developing current can be detected stably without receiving, the measurement accuracy of the impedance measured based on the developing current is increased. Accordingly, the prediction accuracy of the leak generation voltage predicted from the impedance is also improved, and the AC voltage applied between the image carrier and the toner carrier can be appropriately set. In addition, since the formation of the toner thin layer on the toner carrier can be suppressed as much as possible, wasteful toner consumption can be suppressed.

また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の現像装置において、電流検知手段による検知結果を記憶する記憶手段を有し、電流検知手段により検知された電流値の記憶手段に記憶された前回検知時の電流値からの変動幅に応じて像担持体−トナー担持体間に印加される交流電圧を設定することにより、現像電流の変動から気圧や温湿度等の環境変化を検知できるため、像担持体−トナー担持体間に印加される交流電圧を環境条件の変化に応じて適切に補正することができる。   According to the second configuration of the present invention, the developing device having the first configuration includes a storage unit that stores a detection result by the current detection unit, and stores a current value detected by the current detection unit. By setting the AC voltage applied between the image carrier and the toner carrier according to the fluctuation range from the current value at the time of the previous detection stored in, the environmental changes such as atmospheric pressure and temperature / humidity from the fluctuation of the development current Therefore, the AC voltage applied between the image carrier and the toner carrier can be corrected appropriately according to changes in environmental conditions.

また、本発明の第3の構成によれば、上記第1又は第2の構成の現像装置を搭載することにより、精確に検知された現像電流に基づいてインピーダンスを測定し、さらにリーク発生電圧を予測するとともに、リークや画像濃度ムラの発生しない最適な交流電圧を設定可能となるため、電流リークによるノイズの発生と画像濃度ムラの発生を同時に解決できる画像形成装置となる。   Further, according to the third configuration of the present invention, by mounting the developing device having the first or second configuration, the impedance is measured based on the accurately detected developing current, and the leakage generation voltage is further reduced. It is possible to predict and set an optimal AC voltage that does not cause leakage or uneven image density, so that the image forming apparatus can simultaneously solve the occurrence of noise due to current leakage and the occurrence of uneven image density.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus according to the present invention. Here, a tandem color image forming apparatus is shown. In the main body of the color image forming apparatus 100, four image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are sequentially arranged from the upstream side in the transport direction (the right side in FIG. 1). These image forming portions Pa to Pd are provided corresponding to images of four different colors (cyan, magenta, yellow, and black), and cyan, magenta, and yellow are respectively performed by charging, exposure, development, and transfer processes. And a black image are sequentially formed.

この画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、駆動手段(図示せず)により図1において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト8上に順次転写された後、二次転写ローラ9において転写紙P上に一度に転写され、さらに、定着部7において転写紙P上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。   Photosensitive drums 1a, 1b, 1c, and 1d that carry visible images (toner images) of the respective colors are disposed in the image forming portions Pa to Pd, and are formed on the photosensitive drums 1a to 1d. The transferred toner image is rotated clockwise in FIG. 1 by a driving means (not shown) and sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 8 moving adjacent to each image forming unit, and then the secondary transfer roller 9. In this case, the toner image is transferred onto the transfer paper P at once, and further fixed on the transfer paper P in the fixing unit 7 and then discharged from the apparatus main body. An image forming process for each of the photosensitive drums 1a to 1d is executed while rotating the photosensitive drums 1a to 1d counterclockwise in FIG.

トナー像が転写される転写紙Pは、装置下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラ12a及びレジストローラ対12bを介して二次転写ローラ9へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ9の下流側には中間転写ベルト8表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ19が配置されている。   The transfer paper P onto which the toner image is transferred is accommodated in a paper cassette 16 at the lower part of the apparatus, and is conveyed to the secondary transfer roller 9 via a paper feed roller 12a and a registration roller pair 12b. A sheet made of a dielectric resin is used for the intermediate transfer belt 8, and a belt in which both ends thereof are overlapped and joined to form an endless shape, or a belt without a seam (seamless) is used. A blade-shaped belt cleaner 19 for removing toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 8 is disposed on the downstream side of the secondary transfer roller 9.

次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光ユニット4と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像装置3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング部5a、5b、5c及び5dが設けられている。   Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are chargers 2a, 2b, 2c, and 2d for charging the photosensitive drums 1a to 1d and image information on the photosensitive drums 1a to 1d around and below the photosensitive drums 1a to 1d that are rotatably arranged. The exposure unit 4 for exposing the toner, the developing devices 3a, 3b, 3c and 3d for forming toner images on the photosensitive drums 1a to 1d, and the developer (toner) remaining on the photosensitive drums 1a to 1d are removed. Cleaning units 5a, 5b, 5c and 5d are provided.

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット4によって光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット4からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。   When the image formation start is input by the user, first, the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d are uniformly charged by the chargers 2a to 2d, and then light is irradiated by the exposure unit 4 to each of the photosensitive drums 1a to 1d. An electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the top. Each of the developing devices 3a to 3d is filled with a predetermined amount of cyan, magenta, yellow, and black toner by a replenishing device (not shown). The toner is supplied onto the photosensitive drums 1a to 1d by the developing devices 3a to 3d and electrostatically attached, whereby a toner image corresponding to the electrostatic latent image formed by exposure from the exposure unit 4 is formed. It is formed.

そして、中間転写ベルト8に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ6a〜6dにより感光体ドラム1a〜1d上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナーがクリーニング部5a〜5dにより除去される。   After an electric field is applied to the intermediate transfer belt 8 at a predetermined transfer voltage, cyan, magenta, yellow, and black toner images on the photosensitive drums 1a to 1d are transferred to the intermediate transfer belt 8 by the intermediate transfer rollers 6a to 6d. Transcribed above. These four color images are formed with a predetermined positional relationship predetermined for forming a predetermined full-color image. Thereafter, the toner remaining on the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d is removed by the cleaning units 5a to 5d in preparation for the subsequent formation of a new electrostatic latent image.

中間転写ベルト8は、上流側の搬送ローラ10と、下流側の駆動ローラ11とに掛け渡されており、駆動モータ(図示せず)による駆動ローラ11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラ12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラ9へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Pは定着部7へと搬送される。   The intermediate transfer belt 8 is stretched between an upstream conveyance roller 10 and a downstream drive roller 11, and the intermediate transfer belt 8 rotates clockwise as the drive roller 11 is rotated by a drive motor (not shown). When the rotation starts, the transfer paper P is conveyed from the registration roller 12b to the secondary transfer roller 9 provided adjacent to the intermediate transfer belt 8 at a predetermined timing, and a full color image is transferred. The transfer paper P onto which the toner image is transferred is conveyed to the fixing unit 7.

定着部7に搬送された転写紙Pは、定着ローラ対13により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Pの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ15によって排出トレイ17に排出される。   The transfer paper P conveyed to the fixing unit 7 is heated and pressurized by the fixing roller pair 13 so that the toner image is fixed on the surface of the transfer paper P, and a predetermined full color image is formed. The transfer paper P on which the full-color image is formed is distributed in the transport direction by the branching portion 14 that branches in a plurality of directions. When an image is formed only on one side of the transfer paper P, it is discharged as it is onto the discharge tray 17 by the discharge roller 15.

一方、転写紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部7を通過した転写紙Pは分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ9に再搬送される。そして、中間転写ベルト5上に形成された次の画像が二次転写ローラ9により転写紙Pの画像が形成されていない面に転写され、定着部7に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ17に排出される。   On the other hand, when images are formed on both sides of the transfer paper P, the transfer paper P that has passed through the fixing unit 7 is distributed to the paper transport path 18 by the branching unit 14, and the secondary transfer roller 9 with the image surface reversed. Re-conveyed. Then, after the next image formed on the intermediate transfer belt 5 is transferred by the secondary transfer roller 9 to the surface of the transfer paper P where the image is not formed, and conveyed to the fixing unit 7 and the toner image is fixed. , And discharged to the discharge tray 17.

図2は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図1の画像形成部Paに配置される現像装置3aについて説明するが、画像形成部Pb〜Pdに配置される現像装置3b〜3dの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。   FIG. 2 is a side sectional view showing a configuration of a developing device used in the image forming apparatus of the present invention. Here, the developing device 3a disposed in the image forming unit Pa of FIG. 1 will be described, but the configuration of the developing devices 3b to 3d disposed in the image forming units Pb to Pd is basically the same, and thus described. Is omitted.

図2に示すように、現像装置3aは、二成分現像剤(以下、単に現像剤と呼ぶ)が収納される現像容器20を備えており、現像容器20は仕切壁20aによって第1及び第2攪拌室20b、20cに区画され、第1及び第2攪拌室20b、20cには図示しないトナーコンテナから供給されるトナー(正帯電トナー)をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bが回転可能に配設されている。   As shown in FIG. 2, the developing device 3a includes a developing container 20 in which a two-component developer (hereinafter simply referred to as a developer) is accommodated, and the developing container 20 is divided into a first wall and a second wall by a partition wall 20a. The first and second agitating chambers 20b and 20c are divided into agitating chambers 20b and 20c, and a toner (positively charged toner) supplied from a toner container (not shown) is mixed with a carrier and agitated and charged. The stirring screw 21a and the second stirring screw 21b are rotatably arranged.

そして、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁20aに形成された現像剤通過路(図示せず)を介して第1及び第2攪拌室20b、20c間を循環する。図示の例では、現像容器20は左斜め上方に延在しており、現像容器20内において第2攪拌スクリュー21bの上方には磁気ローラ22が配置され、磁気ローラ22の左斜め上方には現像ローラ23が対向配置されている。そして、現像ローラ23は現像容器20の開口側(図2の左側)において感光体ドラム1に対向しており、磁気ローラ22及び現像ローラ23は図中時計回りに回転する。   Then, the developer is conveyed in the axial direction while being stirred by the first stirring screw 21a and the second stirring screw 21b, and the first and second are passed through developer passages (not shown) formed in the partition wall 20a. It circulates between the stirring chambers 20b and 20c. In the illustrated example, the developing container 20 extends obliquely upward to the left, a magnetic roller 22 is disposed in the developing container 20 above the second stirring screw 21b, and the developing roller 20 is disposed obliquely upward to the left of the magnetic roller 22. Rollers 23 are arranged opposite to each other. The developing roller 23 faces the photosensitive drum 1 on the opening side (left side in FIG. 2) of the developing container 20, and the magnetic roller 22 and the developing roller 23 rotate clockwise in the drawing.

なお、現像容器20には、第1攪拌スクリュー21aと対面してトナー濃度センサ(図示せず)が配置されており、トナー濃度センサで検知されるトナー濃度に応じて補給装置からトナー補給口20dを介して現像容器20内にトナーが補給される。   Note that a toner concentration sensor (not shown) is disposed in the developing container 20 so as to face the first stirring screw 21a, and the toner supply port 20d is supplied from the supply device according to the toner concentration detected by the toner concentration sensor. The toner is supplied into the developing container 20 via

磁気ローラ22は、非磁性の回転スリーブ22aと、回転スリーブに内包される複数の磁極(ここでは5極)を有する固定マグネットローラ体22bで構成されている。現像ローラ23は、非磁性の現像スリーブから構成されており、磁気ローラ22と現像ローラ23とはその対面位置(対向位置)において所定のギャップをもって対向している。   The magnetic roller 22 includes a nonmagnetic rotating sleeve 22a and a fixed magnet roller body 22b having a plurality of magnetic poles (here, five poles) contained in the rotating sleeve. The developing roller 23 is composed of a non-magnetic developing sleeve, and the magnetic roller 22 and the developing roller 23 are opposed to each other at a facing position (opposing position) with a predetermined gap.

また、現像容器20には穂切りブレード25が磁気ローラ22の長手方向(図2の紙面表裏方向)に沿って取り付けられており、穂切りブレード25は、磁気ローラ22の回転方向(図中時計回り)において、現像ローラ23と磁気ローラ22との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード25の先端部と磁気ローラ22表面との間には僅かな隙間(ギャップ)が形成されている。   Further, a spike cutting blade 25 is attached to the developing container 20 along the longitudinal direction of the magnetic roller 22 (front and back direction in FIG. 2), and the spike cutting blade 25 rotates in the rotational direction of the magnetic roller 22 (clockwise in the figure). Around the opposite position between the developing roller 23 and the magnetic roller 22. A slight gap (gap) is formed between the front end of the spike cutting blade 25 and the surface of the magnetic roller 22.

現像ローラ23には、直流電圧(以下、Vslv(DC)という)及び交流電圧(以下、Vslv(AC)という)を印加する第1バイアス回路30が接続されており、磁気ローラ22には、直流電圧(以下、Vmag(DC)という)及び交流電圧(以下、Vmag(AC)という)を印加する第2バイアス回路31が接続されている。また、第1バイアス回路30及び第2バイアス回路31は共通のグランドに接地されている。   The developing roller 23 is connected to a first bias circuit 30 that applies a DC voltage (hereinafter referred to as Vslv (DC)) and an AC voltage (hereinafter referred to as Vslv (AC)). A second bias circuit 31 for applying a voltage (hereinafter referred to as Vmag (DC)) and an alternating voltage (hereinafter referred to as Vmag (AC)) is connected. The first bias circuit 30 and the second bias circuit 31 are grounded to a common ground.

前述のように、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器20内を循環してトナーを帯電させ、第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が磁気ローラ22に搬送される。そして、磁気ローラ22上に磁気ブラシ(図示せず)を形成する。磁気ローラ22上の磁気ブラシは穂切りブレード25によって層厚規制された後、磁気ローラ22と現像ローラ23との対向部分に搬送され、磁気ローラ22に印加されるVmag(DC)と現像ローラ23に印加されるVslv(DC)との電位差ΔV、及び磁界によって現像ローラ23上にトナー薄層を形成する。   As described above, the first stirring screw 21a and the second stirring screw 21b circulate in the developing container 20 while the developer is being stirred to charge the toner, and the second stirring screw 21b causes the developer to move to the magnetic roller 22. Be transported. Then, a magnetic brush (not shown) is formed on the magnetic roller 22. After the layer thickness of the magnetic brush on the magnetic roller 22 is regulated by the ear cutting blade 25, the magnetic brush 22 is conveyed to the opposite portion between the magnetic roller 22 and the developing roller 23, and Vmag (DC) applied to the magnetic roller 22 and the developing roller 23. A toner thin layer is formed on the developing roller 23 by a potential difference ΔV with respect to Vslv (DC) applied to the toner and a magnetic field.

現像ローラ23上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ22と現像ローラ23との回転速度差等によっても変化するが、ΔVによって制御することができる。ΔVを大きくすると現像ローラ23上のトナー層は厚くなり、ΔVを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔVの範囲は一般的に100V〜350V程度が適切である。   The thickness of the toner layer on the developing roller 23 varies depending on the resistance of the developer and the rotational speed difference between the magnetic roller 22 and the developing roller 23, but can be controlled by ΔV. When ΔV is increased, the toner layer on the developing roller 23 is thickened, and when ΔV is decreased, the toner layer is thinned. The range of ΔV at the time of development is generally about 100V to 350V.

図3は、現像ローラ23及び磁気ローラ22に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図3(a)に示すように、現像ローラ23には、Vslv(DC)にピークツーピーク値がVpp1である矩形波のVslv(AC)を重畳した合成波形Vslv(実線)が第1バイアス回路30から印加される。また、磁気ローラ22には、Vmag(DC)にピークツーピーク値がVpp2であり、且つVslv(AC)と位相が異なる矩形波のVmag(AC)を重畳した合成波形Vmag(破線)が第2バイアス回路31から印加される。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a bias waveform applied to the developing roller 23 and the magnetic roller 22. As shown in FIG. 3A, the developing roller 23 has a combined waveform Vslv (solid line) in which a rectangular wave Vslv (AC) having a peak-to-peak value of Vpp1 superimposed on Vslv (DC) is a first bias circuit. 30 applied. Further, the magnetic roller 22 has a second combined waveform Vmag (broken line) in which Vmag (DC) has a peak-to-peak value of Vpp2 and a rectangular wave Vmag (AC) having a phase different from Vslv (AC). Applied from the bias circuit 31.

従って、磁気ローラ22及び現像ローラ23間(以下、MS間という)に印加される電圧は、図3(b)に示すようなVpp(max)とVpp(min)を有する合成波形Vmag−Vslvとなる。なお、Vmag(AC)はVslv(AC)よりもDuty比が大きくなるように設定される。実際には図3で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。   Accordingly, the voltage applied between the magnetic roller 22 and the developing roller 23 (hereinafter referred to as MS) is a composite waveform Vmag-Vslv having Vpp (max) and Vpp (min) as shown in FIG. Become. Note that Vmag (AC) is set so that the duty ratio is larger than Vslv (AC). Actually, an AC voltage having a partially distorted shape is applied instead of a complete rectangular wave as shown in FIG.

磁気ブラシによって現像ローラ23上に形成されたトナー薄層は、現像ローラ23の回転によって感光体ドラム1aと現像ローラ23との対向部分に搬送される。現像ローラ23にはVslv(DC)及びVslv(AC)が印加されているため、感光体ドラム1aとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム1a上の静電潜像が現像される。   The toner thin layer formed on the developing roller 23 by the magnetic brush is conveyed to a facing portion between the photosensitive drum 1 a and the developing roller 23 by the rotation of the developing roller 23. Since Vslv (DC) and Vslv (AC) are applied to the developing roller 23, the toner flies due to a potential difference with the photosensitive drum 1a, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1a is developed. .

現像に用いられずに残ったトナーは、再度現像ローラ23と磁気ローラ22との対向部分に搬送され、磁気ローラ22上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネットローラ体22bの同極部分で磁気ローラ22から引き剥がされた後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として磁気ローラ22上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード25へ搬送される。   The remaining toner that is not used for development is conveyed again to the opposite portion between the developing roller 23 and the magnetic roller 22 and collected by the magnetic brush on the magnetic roller 22. Then, the magnetic brush is peeled off from the magnetic roller 22 at the same polarity portion of the fixed magnet roller body 22b, and then formed again on the magnetic roller 22 as a two-component developer uniformly charged with an appropriate toner concentration. And conveyed to the ear cutting blade 25.

また、第1バイアス回路30及び第2バイアス回路31には電圧可変装置33が接続されており、現像ローラ23に印加されるVslv(DC)、Vslv(AC)及び磁気ローラ22に印加されるVmag(DC)、Vmag(AC)を可変できるようになっている。さらに、現像ローラ23と第1バイアス回路30との間には電流検知装置35が接続されている。第1バイアス回路30から現像ローラ23へVslv(AC)を印加したときに流れる現像電流を電流検知装置35により検知することで、感光体ドラム1aと現像ローラ23との間(以下、DS間という)のインピーダンスを測定することができる。   Further, a voltage variable device 33 is connected to the first bias circuit 30 and the second bias circuit 31, and Vslv (DC), Vslv (AC) applied to the developing roller 23 and Vmag applied to the magnetic roller 22. (DC) and Vmag (AC) can be varied. Further, a current detector 35 is connected between the developing roller 23 and the first bias circuit 30. The current detection device 35 detects the developing current that flows when Vslv (AC) is applied from the first bias circuit 30 to the developing roller 23, so that it is between the photosensitive drum 1 a and the developing roller 23 (hereinafter referred to as between DS). ) Impedance can be measured.

制御部37は、電圧可変装置33に制御信号を送信して第1バイアス回路30及び第2バイアス回路31から印加されるVslv(DC)、Vslv(AC)及びVmag(DC)、Vmag(AC)を制御する。また、電流検知装置35により検知された現像電流に基づいてDS間のインピーダンスを測定し、測定されたインピーダンスからDS間ギャップ(現像ギャップ)を予測する。この現像ギャップが狭くなるほどリークが発生し易くなることから、DS間ギャップを予測することでDS間に印加される交流電圧のピークツーピーク値(以下、DS間Vppという)をリークの発生しない範囲に設定できる。   The control unit 37 transmits a control signal to the voltage variable device 33 and is applied from the first bias circuit 30 and the second bias circuit 31 to Vslv (DC), Vslv (AC), Vmag (DC), and Vmag (AC). To control. Further, the impedance between the DSs is measured based on the development current detected by the current detection device 35, and the gap between the DSs (development gap) is predicted from the measured impedance. Since the narrower the development gap, the easier it is for leaks to occur. Therefore, the peak-to-peak value of the AC voltage applied between the DSs (hereinafter referred to as Vpp between DSs) can be estimated by predicting the gap between DSs. Can be set.

記憶部39は、例えば読み書き自在のRAM(Random Access Memory)から成り、制御部37により使用される制御プログラムの他、電流検知装置35により検知された現像電流、及びそれに基づいて測定されたインピーダンスや設定されたDS間Vpp、磁気ローラ−現像ローラ間に印加される交流電圧のピークツーピーク値(以下、MS間Vppという)等の、制御に必要となるデータが記憶される。なお、制御部37及び記憶部39は、画像形成装置100全体の制御部及び記憶部と兼用しても良いし、現像装置3a〜3dを制御するために独立して配置しても良い。   The storage unit 39 includes, for example, a readable / writable RAM (Random Access Memory). In addition to the control program used by the control unit 37, the development current detected by the current detection device 35, the impedance measured based on the development current, and the like. Data necessary for control, such as the set Vpp between DS and the peak-to-peak value of the AC voltage applied between the magnetic roller and the developing roller (hereinafter referred to as Vpp between MS), is stored. Note that the control unit 37 and the storage unit 39 may be combined with the control unit and the storage unit of the entire image forming apparatus 100, or may be arranged independently to control the developing devices 3a to 3d.

本発明においては、電流検知装置35により電流の検知を行う場合、現像ローラ23に印加されるVslv(DC)に対し、磁気ローラ22に印加されるVmag(DC)を同等、若しくはトナーが現像ローラ23側から磁気ローラ22側へ移動する方向に印加されるようにしている。例えば、帯電方向が正(プラス側)である正帯電トナーを用いる場合は、Vslv(DC)≧Vmag(DC)とし、帯電方向が負(マイナス側)である負帯電トナーを用いる場合は、Vslv(DC)≦Vmag(DC)とする。   In the present invention, when current is detected by the current detection device 35, Vmag (DC) applied to the magnetic roller 22 is equal to Vslv (DC) applied to the developing roller 23, or toner is used as the developing roller. It is applied in the direction of moving from the 23 side to the magnetic roller 22 side. For example, when using a positively charged toner whose charging direction is positive (plus side), Vslv (DC) ≧ Vmag (DC), and when using a negatively charged toner whose charging direction is negative (minus side), Vslv (DC) ≦ Vmag (DC).

これにより、現像ローラ23上のトナー薄層がほとんど無い状態で電流検知が可能となり、トナー薄層の影響を受けずに安定して現像電流を検出することができるため、電流検知装置35の検知結果に基づいて測定されるインピーダンスのばらつきが抑制されて測定精度が高くなる。従って、DS間Vppの設定精度も向上する。   As a result, the current can be detected with almost no toner thin layer on the developing roller 23, and the developing current can be stably detected without being affected by the toner thin layer. Variation in impedance measured based on the result is suppressed, and the measurement accuracy is increased. Accordingly, the setting accuracy of the inter-DS Vpp is also improved.

また、インピーダンスの測定値がばらつく要因として、DS間ギャップのばらつき、トナー層の層厚変化や帯電量変化、気圧や温湿度等の環境条件の変化が挙げられるが、本発明ではトナー薄層の影響が少ない条件で現像電流を検知でき、DS間ギャップは装置製造時から変化しないため、現像電流の変化は環境条件の変化と考えられる。そこで、現像電流を記憶部39に記憶させておき、一定時間後に測定された現像電流と比較することで、気圧や温湿度等の変化に応じてDS間Vppを適切に補正することができる。   Furthermore, factors that cause variations in the measured impedance value include variations in the gap between DS, changes in the thickness of the toner layer, changes in charge amount, and changes in environmental conditions such as atmospheric pressure and temperature / humidity. Since the development current can be detected under conditions with little influence and the gap between the DSs does not change from the time of manufacturing the apparatus, the change in the development current is considered to be a change in environmental conditions. Therefore, the development current is stored in the storage unit 39, and compared with the development current measured after a certain time, the inter-DS Vpp can be appropriately corrected according to changes in atmospheric pressure, temperature and humidity, and the like.

具体的には、環境条件の変動量に対する現像条件(Vslv(DC)、Vslv(AC)等)の補正値を定めた環境補正テーブルを記憶部39に格納しておき、変動幅に応じて補正を行う。例えば、気圧が低くなるほど現像電流は低下してリークは発生し易くなる。また、温度が高く、湿度が低くなるほど現像電流は低下してリークは発生し易くなる。   Specifically, an environmental correction table that defines correction values of development conditions (Vslv (DC), Vslv (AC), etc.) with respect to the fluctuation amount of the environmental conditions is stored in the storage unit 39 and corrected according to the fluctuation range. I do. For example, the lower the atmospheric pressure, the lower the development current and the easier it is to leak. In addition, the higher the temperature and the lower the humidity, the lower the development current and the more likely leakage occurs.

即ち、一定時間経過後に測定された現像電流が低下していれば、気圧低下、温度上昇、湿度低下のいずれかを意味しているため、その場合はリークが発生しないようにDS間Vppを小さくすれば良い。逆に、一定時間経過後に測定された現像電流が高くなった場合はDS間Vppを大きくすれば良い。さらに、温湿度センサを用いて装置内部若しくは外部の温湿度を別途検知しておけば温湿度変化に基づく補正を別途実行可能となるため、補正の精度をより一層向上させることができる。   That is, if the development current measured after a certain time has elapsed, it means any one of pressure drop, temperature rise, and humidity drop. In that case, the Vpp between DS is reduced so that no leak occurs. Just do it. Conversely, if the development current measured after a certain time has elapsed, the Vpp between DS may be increased. Furthermore, if the temperature and humidity inside or outside the apparatus are separately detected using a temperature and humidity sensor, correction based on changes in temperature and humidity can be performed separately, so that the accuracy of correction can be further improved.

図4は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置におけるDS間Vppの設定手順を示すフローチャートである。先ず、制御部37からの制御信号により、電圧可変装置33は第1バイアス回路30から現像ローラ23に所定のVslv(AC)を印加し、電流検知装置35により現像電流を検知する(ステップS1)。検知された電流値は記憶部39に記憶される。そして、電流検知後の経過時間を計測し(ステップS2)、所定時間が経過した時点で(ステップS3でYES)再びVslv(AC)を印加して現像電流を再検知する(ステップS4)。   FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for setting the Vpp between DSs in the image forming apparatus provided with the developing device of the present invention. First, in response to a control signal from the control unit 37, the voltage variable device 33 applies a predetermined Vslv (AC) from the first bias circuit 30 to the developing roller 23, and the current detecting device 35 detects the developing current (step S1). . The detected current value is stored in the storage unit 39. Then, the elapsed time after the current detection is measured (step S2), and when the predetermined time has elapsed (YES in step S3), Vslv (AC) is applied again to re-detect the development current (step S4).

次に、再検知された現像電流と記憶部39に記憶された前回検知時の現像電流とを比較して現像電流の変動幅を算出する(ステップS5)。そして、現像電流が所定幅以上変動したか否かを判断する(ステップS6)。所定幅以上の変動があった場合は、続いて現像電流が低下したか否かを判断し(ステップS7)、現像電流が低下した場合は現像電流の低下量に応じてDS間Vppを小さくする補正を行う(ステップS8)。一方、現像電流が高くなった場合は現像電流の増加量に応じてDS間Vppを大きくする補正を行う(ステップS9)。   Next, the development current fluctuation range is calculated by comparing the re-detected development current with the development current at the previous detection stored in the storage unit 39 (step S5). Then, it is determined whether or not the development current has fluctuated by a predetermined width or more (step S6). If there is a fluctuation of a predetermined width or more, it is then determined whether or not the development current has decreased (step S7). If the development current has decreased, the Vpp between DS is reduced according to the amount of decrease in the development current. Correction is performed (step S8). On the other hand, when the development current becomes high, correction is performed to increase the Vpp between DSs according to the increase amount of the development current (step S9).

また、ステップS6で現像電流の変動幅が所定幅よりも小さい場合はDS間Vppを維持する。その後、DS間Vppを補正した場合(ステップS8、S9)はステップS4で再検知された現像電流を前回検知時の現像電流として記憶部39に上書きするとともに、ステップS2に戻り、以後同様の制御を繰り返す(ステップS3〜S8)。   If the fluctuation range of the development current is smaller than the predetermined width in step S6, the DS Vpp is maintained. Thereafter, when the Vpp between DSs is corrected (steps S8 and S9), the development current redetected in step S4 is overwritten in the storage unit 39 as the development current at the previous detection, and the process returns to step S2, and thereafter the same control is performed. Is repeated (steps S3 to S8).

図4の制御例では、画像形成装置がユーザの元で設置されたとき、設置場所の環境条件の変化を現像電流の変化で検知可能となるため、設置場所の環境に関係なくDS間のリークによる画像不良の発生しない最適なDS間Vppを設定可能となる。   In the control example of FIG. 4, when the image forming apparatus is installed under the user, a change in environmental conditions at the installation location can be detected by a change in development current. It is possible to set the optimum Vpp between DSs that does not cause image defects due to.

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では感光体表面の露光部にトナーを飛翔させる反転現像方式を例に挙げて説明したが、感光体表面の未露光部にトナーを飛翔させる正転現像方式にも全く同様に適用可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in each of the above-described embodiments, the reversal development method in which the toner is ejected to the exposed portion on the surface of the photoreceptor has been described as an example. It is applicable to.

また、本発明は図1に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンタ及びロータリー現像式のカラープリンタ及びカラー複写機、ファクシミリ等、現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。   Further, the present invention is not limited to the tandem type color printer shown in FIG. 1, and includes a developing device such as a digital or analog type monochrome copying machine, a monochrome printer, a rotary developing type color printer, a color copying machine, a facsimile, or the like. The present invention can be applied to various image forming apparatuses. Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to examples.

図2に示した本発明の現像装置が搭載された図1に示すような試験機を用い、Vslv(DC)及びVmag(DC)を変化させてリークの発生及び検知を行い、リーク発生電圧及びばらつき、並びに画像部へのトナー付着を比較した。なお、試験は感光体ドラム1a及び現像装置3aを含むシアンの画像形成部Paにおいて行った。   Using the test machine as shown in FIG. 1 in which the developing device of the present invention shown in FIG. 2 is mounted, leakage is generated and detected by changing Vslv (DC) and Vmag (DC). The variation and toner adhesion to the image area were compared. The test was performed in a cyan image forming portion Pa including the photosensitive drum 1a and the developing device 3a.

試験機の条件としては、印字速度40枚/分、感光体ドラムの周速を200mm/secとし、ドラム表面電位は白地部電位(V0)を300V、画像部電位(VL)を20Vとした。また、現像ローラはアルマイト表面処理したものを用い、現像ローラの周速を感光体に対し周速比1.3(対向面において順回転)、磁気ローラの周速を現像ローラに対し周速比1.5(対向面においてカウンタ回転)とした。また、DS間ギャップを120μm、MS間ギャップを300μmとした。現像剤としては、平均粒径6.8μmの正帯電トナーと体積固有抵抗1010Ω、飽和磁化65emu/g、平均粒径45μmのコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、キャリアに対するトナーの混合比率(T/C)を12重量%とした。 The test machine conditions were a printing speed of 40 sheets / minute, a photosensitive drum peripheral speed of 200 mm / sec, and a drum surface potential of 300 V for the white background potential (V0) and 20 V for the image portion potential (VL). Also, the developing roller is alumite-treated, the developing roller has a peripheral speed ratio of 1.3 with respect to the photoreceptor (forward rotation on the opposite surface), and the magnetic roller has a peripheral speed ratio with respect to the developing roller. 1.5 (counter rotation on the facing surface). In addition, the DS gap was 120 μm, and the MS gap was 300 μm. As the developer, a two-component developer comprising a positively charged toner having an average particle diameter of 6.8 μm, a volume resistivity of 10 10 Ω, a saturation magnetization of 65 emu / g, and a coated ferrite carrier having an average particle diameter of 45 μm is used. The mixing ratio (T / C) was 12% by weight.

現像ローラへの電圧印加条件は、Vslv(DC)=50V、Vslv(AC)=900V、周波数4.5kHz、Duty=45%とした。また、MS間の電圧印加条件は、Vmag(DC)−Vslv(DC)=200V、Vmag(AC)−Vslv(AC)=1800V、周波数=4.5kHz、Duty=75%とした。   The voltage application conditions to the developing roller were Vslv (DC) = 50 V, Vslv (AC) = 900 V, frequency 4.5 kHz, Duty = 45%. The voltage application conditions between the MSs were Vmag (DC) −Vslv (DC) = 200V, Vmag (AC) −Vslv (AC) = 1800V, frequency = 4.5 kHz, Duty = 75%.

評価方法としては、現像ローラに印加するVslv(DC)及び磁気ローラに印加するVmag(DC)を共に75Vとした場合(本発明1)、Vslv(DC)を75V、Vmag(DC)を0Vとした場合(本発明2)、Vslv(DC)を75V、Vmag(DC)を275Vとした場合(比較例1)について、それぞれ10回ずつ現像電流を検知し、平均電流値とその偏差を求めた。評価結果を表1に示す。   As an evaluation method, when Vslv (DC) applied to the developing roller and Vmag (DC) applied to the magnetic roller are both 75 V (Invention 1), Vslv (DC) is 75 V, and Vmag (DC) is 0 V. In this case (Invention 2), when Vslv (DC) was 75 V and Vmag (DC) was 275 V (Comparative Example 1), the development current was detected 10 times each, and the average current value and its deviation were obtained. . The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2010152190
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表1から明らかなように、Vslv(DC)が75V、Vmag(DC)が275Vである通常の現像条件でリークを発生させた比較例1では、現像電流の平均値は4.352mAであり、測定値の偏差は0.0622であった。これに対し、Vslv(DC)とVmag(DC)を共に75Vとした本発明1、及びVmag(DC)を0Vとした本発明2では、現像電流の平均値は4.3442mA、4.4292mAとほぼ同等であったものの、測定値の偏差は0.0488、0.0461と比較例に比べて小さくなった。   As is clear from Table 1, in Comparative Example 1 in which leakage occurred under normal development conditions in which Vslv (DC) was 75 V and Vmag (DC) was 275 V, the average value of the development current was 4.352 mA. The deviation of the measured value was 0.0622. On the other hand, in the present invention 1 in which Vslv (DC) and Vmag (DC) are both 75 V, and in the present invention 2 in which Vmag (DC) is 0 V, the average value of the developing current is 4.3442 mA, 4.4292 mA. Although it was almost equivalent, the deviation of the measured values was 0.0488 and 0.0461, which were smaller than the comparative example.

この原因としては、比較例1では磁気ローラから現像ローラにトナーが移動する方向に電圧が印加されており、現像ローラ上にトナー層が形成されるため現像電流がばらつき易いのに対し、本発明1ではMS間の電位差ΔVが0Vであるため磁気ローラから現像ローラへのトナー移動が抑制され、現像電流のばらつきが抑制されるものと考えられる。また、本発明2では現像ローラから磁気ローラへトナーが移動する方向に電圧が印加されるため磁気ローラから現像ローラへのトナー移動が発生せず、現像電流の偏差は本発明1に比べてさらに小さくなったものと考えられる。   The reason for this is that in Comparative Example 1, a voltage is applied in the direction in which the toner moves from the magnetic roller to the developing roller, and a toner layer is formed on the developing roller, so that the developing current tends to vary. 1, the potential difference ΔV between the MSs is 0V, so that the toner movement from the magnetic roller to the developing roller is suppressed, and the development current variation is suppressed. In the second aspect of the present invention, voltage is applied in the direction in which the toner moves from the developing roller to the magnetic roller, so that no toner moves from the magnetic roller to the developing roller. It is thought that it became small.

以上の結果より、現像電流の検知時に磁気ローラから現像ローラへのトナー移動が発生しないようにVslv(DC)及びVmag(DC)を設定することにより、現像電流の測定値のばらつきを小さくでき、現像電流を用いたインピーダンスの測定やリーク発生電圧の予測を高精度に行えることが確認された。なお、ここではシアンの画像形成部Paにおいて試験を行ったが、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像形成部Pb〜Pdにおいても同様の結果が得られることが確認されている。   From the above results, by setting Vslv (DC) and Vmag (DC) so that toner movement from the magnetic roller to the developing roller does not occur when the developing current is detected, the variation in the measured value of the developing current can be reduced. It was confirmed that impedance measurement using a developing current and prediction of leakage generation voltage can be performed with high accuracy. Here, the test was performed in the cyan image forming portion Pa, but it has been confirmed that similar results can be obtained in the magenta, yellow, and black image forming portions Pb to Pd.

実施例1と同じ試験機を用いて、DS間ギャップを段階的に変化させたときの現像電流の変化を、Vmag(AC)=0Vの場合とVmag(AC)=1800Vの場合とで比較した。試験機の条件は実施例1と同様とし、温度32.5℃、湿度80%にてVslv(DC)=75V、Vmag(DC)=0V、Vslv(AC)=900Vに維持しながらDS間ギャップを100μm、120μm、150μm、200μmと段階的に変化させて現像電流を検知した。結果を表2に示す。   Using the same test machine as in Example 1, the change in development current when the gap between DSs was changed stepwise was compared between Vmag (AC) = 0V and Vmag (AC) = 1800V. . The conditions of the testing machine were the same as in Example 1, and the gap between DS was maintained while maintaining Vslv (DC) = 75 V, Vmag (DC) = 0 V, and Vslv (AC) = 900 V at a temperature of 32.5 ° C. and a humidity of 80%. The development current was detected in steps of 100 μm, 120 μm, 150 μm, and 200 μm. The results are shown in Table 2.

Figure 2010152190
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表2から明らかなように、Vmag(AC)=0Vの場合はDS間ギャップが広くなるにつれて現像電流が低下したため、電流値からDS間ギャップを予測するときの誤差が小さくなると考えられる。一方、Vmag(AC)=1800Vの場合は測定値のバラツキが大きく、DS間ギャップが広くなるにつれて全体的には現像電流が低下するものの部分的に現像電流が上昇する箇所も認められ、DS間ギャップを予測するときの誤差が大きくなると考えられる。   As is apparent from Table 2, when Vmag (AC) = 0 V, the developing current decreases as the DS gap becomes wider, so it is considered that the error in predicting the DS gap from the current value is reduced. On the other hand, when Vmag (AC) = 1800V, the variation in the measured value is large, and as the gap between DSs widens, the development current decreases as a whole, but there are also areas where the development current partially increases. It is considered that the error in predicting the gap becomes large.

実施例1と同じ試験機を用いて、温度、湿度、若しくは気圧が変化したときのリーク発生について調査した。試験機の条件は実施例1と同様とし、25℃、50%、1気圧(1013hPa)でのDS間Vppを1300Vとして、現像電流の変化に応じてDS間Vppの制御を行った場合(本発明3)と、DS間Vppの制御を行わなかった場合(比較例2)とでリーク発生状況を観察した。結果を表3〜表5に示す。   Using the same testing machine as in Example 1, the occurrence of leakage when the temperature, humidity, or atmospheric pressure changed was investigated. The conditions of the testing machine are the same as in Example 1, and the Vpp between DSs at 25 ° C., 50%, 1 atm (1013 hPa) is 1300 V, and the Vpp between DSs is controlled according to the change in the development current (this The occurrence of leakage was observed in Invention 3) and in the case where control of Vpp between DSs was not performed (Comparative Example 2). The results are shown in Tables 3-5.

Figure 2010152190
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表3〜表5から明らかなように、現像電流が0.02mA低下したときDS間Vppを100V低下させた本発明3では、温度、湿度、若しくは気圧の変化によるリークの発生は認められなかった。一方、DS間Vppを常に一定(1300V)とした比較例2では、温度上昇、湿度低下、気圧低下によるリークの発生が認められた。この結果より、現像電流を測定することで環境条件の変化を検知し、現像電流の変動幅に応じてDS間Vppを制御することでリークの発生を抑制できることが確認された。   As is apparent from Tables 3 to 5, in the present invention 3 in which the Vpp between DSs was reduced by 100 V when the development current was reduced by 0.02 mA, no occurrence of leakage due to changes in temperature, humidity, or atmospheric pressure was observed. . On the other hand, in Comparative Example 2 in which the Vpp between DSs was always constant (1300 V), leakage due to a temperature rise, a humidity drop, and a pressure drop was observed. From this result, it was confirmed that a change in environmental conditions was detected by measuring the development current, and the occurrence of leak could be suppressed by controlling the Vpp between DSs according to the fluctuation range of the development current.

なお、上記の各実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は、装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。   Each of the above-described embodiments is merely an example of the present invention, and the drum surface potential, conditions for applying voltage to the developing roller and the magnetic roller, and the like can be appropriately set according to the specifications of the apparatus and the usage environment. .

本発明は、トナー供給部材を用いてトナー担持体上に帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に利用可能であり、電流検知手段により像担持体とトナー担持体との間に流れる電流を検知する際、トナー供給部材に印加される直流電圧をトナー担持体に印加される直流電圧と同等、若しくはトナー担持体からトナー供給部材へトナーが移動する方向に印加するものである。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a developing device that develops an electrostatic latent image on an image carrier by holding only a charged toner on the toner carrier using a toner supply member. When the current flowing between the toner carrier and the toner carrier is detected, the DC voltage applied to the toner carrier is equal to the DC voltage applied to the toner carrier, or the toner moves from the toner carrier to the toner carrier. It is applied in the direction.

これにより、トナー薄層の影響を受けずに安定して現像電流を検出することができるため、インピーダンスの測定精度、及び像担持体−現像ローラ間のギャップやリーク発生電圧の予測精度の高い現像装置を提供することができる。また、トナー担持体上へのトナー薄層の形成が極力抑えられるため、無駄なトナーの消費も抑制できる。   As a result, the development current can be detected stably without being affected by the toner thin layer, so that the development of the impedance measurement accuracy and the prediction accuracy of the gap between the image carrier and the development roller and the voltage causing the leakage is high. An apparatus can be provided. In addition, since the formation of the toner thin layer on the toner carrier can be suppressed as much as possible, wasteful toner consumption can be suppressed.

また、トナー薄層の影響が少ない条件で現像電流を検知できるため、現像電流の変化する要因は環境条件の変化となる。そこで、電流検知手段により検知された電流値の前回検知時からの変動幅に応じて像担持体−トナー担持体間に印加される交流電圧を設定すれば、像担持体−トナー担持体間に印加される交流電圧を環境条件の変化に応じて適切に補正できる現像装置となる。   Further, since the development current can be detected under a condition where the influence of the toner thin layer is small, the cause of the change in the development current is a change in environmental conditions. Therefore, if an AC voltage applied between the image carrier and the toner carrier is set according to the fluctuation range from the previous detection of the current value detected by the current detection means, between the image carrier and the toner carrier. A developing device capable of appropriately correcting the applied AC voltage in accordance with changes in environmental conditions.

は、本発明の現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an image forming apparatus equipped with a developing device of the present invention. は、本発明の現像装置の構成を示す側面断面図である。These are side surface sectional views which show the structure of the developing device of this invention. は、現像ローラ及び磁気ローラに印加されるバイアス波形の一例を示す図である。These are figures which show an example of the bias waveform applied to a developing roller and a magnetic roller. は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置におけるDS間Vppの設定手順を示すフローチャートである。These are the flowcharts which show the setting procedure of Vpp between DS in the image forming apparatus provided with the developing device of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
3a〜3d 現像装置
21a 第1攪拌スクリュー
21b 第2攪拌スクリュー
22 磁気ローラ(トナー供給部材)
23 現像ローラ(トナー担持体)
25 穂切りブレード
30 第1バイアス回路(電圧印加手段)
31 第2バイアス回路(電圧印加手段)
33 電圧可変装置
35 電流検知装置(電流検知手段)
37 制御部
39 記憶部(記憶手段)
100 画像形成装置
Pa〜Pd 画像形成部
1a to 1d Photosensitive drum (image carrier)
3a to 3d Developing device 21a First stirring screw 21b Second stirring screw 22 Magnetic roller (toner supply member)
23 Developing roller (toner carrier)
25 Bone cutting blade 30 First bias circuit (voltage application means)
31 Second bias circuit (voltage applying means)
33 Voltage variable device 35 Current detection device (current detection means)
37 control section 39 storage section (storage means)
100 Image forming apparatus Pa to Pd Image forming unit

Claims (3)

像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体と、
該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、
該トナー供給部材に直流電圧若しくは直流電圧及び交流電圧を印加し、前記トナー担持体に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、
該電圧印加手段により前記トナー担持体に交流電圧を印加したとき前記像担持体と前記トナー担持体との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、
を有する現像装置において、
前記電圧印加手段は、前記電流検知手段により電流を検知する際、前記トナー供給部材に印加される直流電圧を前記トナー担持体に印加される直流電圧と同等、若しくは前記トナー担持体から前記トナー供給部材へトナーが移動する方向に印加することを特徴とする現像装置。
A toner carrier that is disposed to face the image carrier in a non-contact manner;
A toner supply member that forms a toner thin layer on the toner carrier using a magnetic brush;
Voltage application means for applying a DC voltage or a DC voltage and an AC voltage to the toner supply member, and applying a DC voltage and an AC voltage to the toner carrier;
Current detection means for detecting a current flowing between the image carrier and the toner carrier when an AC voltage is applied to the toner carrier by the voltage application means;
In a developing device having
The voltage application means is configured such that, when the current is detected by the current detection means, the DC voltage applied to the toner supply member is equal to the DC voltage applied to the toner carrier, or the toner supply from the toner carrier. A developing device, wherein the toner is applied to the member in a direction in which the toner moves.
前記電流検知手段による検知結果を記憶する記憶手段を有し、前記電流検知手段により検知された電流値の前記記憶手段に記憶された前回検知時の電流値からの変動幅に応じて前記像担持体−前記トナー担持体間に印加される交流電圧を設定することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。   The image bearing unit has a storage unit that stores a detection result of the current detection unit, and the image bearing unit according to a fluctuation range of a current value detected by the current detection unit from a current value at the previous detection stored in the storage unit. The developing device according to claim 1, wherein an AC voltage applied between a body and the toner carrier is set. 請求項1又は請求項2に記載の現像装置が搭載された画像形成装置。   An image forming apparatus on which the developing device according to claim 1 is mounted.
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